编者按：跟着我国电视直播卫星即将发射升空，迩来，在因内市场上再次呈现了平板天线。它的重量轻、体积小、占用空间少、风阻小、效率高档优势，当即引起了巨匠的关注。为了使巨匠进一步体味和年夜白各类平板天线，本杨庆增师长教师特特将2000年撰写的《细说平板天线》一文清算、填补，以《再说平板天线》揭晓，搏今朝市场优势行的振子式平板天线和裂痕式平板天线进行手艺事理上剖析和使用特点上的介绍，以飨读者。
上个世纪末期，平板天线曾呈此刻国内的相关博览会和市场上，那时能见到的多为日本和韩国出产制造的，如图1所示的两款平板天线。可是，因为那时这些平板天线价钱昂贵，有些手艺指标也不太适合我国使用，所以没有多久因为打一直中国市场，很快便消声匿迹了。其实，平板天线在国外，也没有风行起来，原因多种多样，而其中首要原因是价钱问题，平板天线比反射面天线要贵良多，再加之制造工艺要复杂的多，所以在必然水平上是竞争不外今朝风行的反射式抛闻缦沔天线的。
可是，因为今年我国要发射首颗电视直播卫星，这将带动卫星电视财富有一个较年夜的成长，是以在国内，迩来再次呈现了平板天线。这些平反天线年夜都是国内厂家自己出产的，本刊也刊有响应的平板天线的广告。正因为这些平板天线是国内厂家出产的，是以它考虑到国内所需产物的特点，使国产平板天线既可以领受自己的直播星，也可以出口海外。是以今朝国内出产的平板天线一改往曰纯进口平板天线的特点，合用性提高了。同时因为工艺上的改善，平板天线的手艺指标也年夜年夜改不美观，再加之因为是国内出产，其出产成本也降低了不少。是以可以说，平板天线在我国已进入了适用性阶段。
应该说，平板天线与我们此刻已年夜量使用的反射式抛闻缦沔天线有很年夜的分歧。反射式抛闻缦沔天线是采用一次或二次反射式的领受天线，而平板天线是直接领受式天线，前者的天线面是起反射浸染的，后者的天线面就是直接领受的天线，是以二者有素质的分歧。
今朝，平板天线有振子式、裂痕式等几种，它们集中的特点是体积小、重量轻、风阻小、安装使用便利；内置高频头使天线与高频头一体化，调节便当；平板天线的效率较高，出格合用于直播星电视的领受。
振子式平板天线结构的揭秘
如不美观我们将曩昔进口的一款振子式平板天线的天线面纵向切开的话，我们就会见到这个天线面是由五层材料组成。如图2.
第一层和第五层为天线呵护层，又称天线罩，是用耐侵蚀介质做成。它起到防止氧化、衰减紫外线对印刷板电路的影响、防雨、雪侵蚀的浸染。图2的结构图中没有画这二层。
第二层为领受天线层。是一层印刷电路板金属层，它的膳缦沔印刷着许良多多枚举整洁的单元振子形成的天线阵，故可称天线基板层。这一层抉择着平板天线的手艺质量。单元振子的外形是多样的。
第三层为印刷电路板的介质层，它支撑着第二层。
第四层为接地导体层，它是一层金属箔板，既起到对天线阵的反射浸染，又是馈线的一部门，组成微带传输线。天线阵的输出，与装在平板天线板后的高频头联接。
由此我们可以看出，平板天线有一个较为复杂的结构，采用着微波手艺中的微带电路手艺，对其工艺要求的又很高，出格是天线阵中馈电相位的同相性要求极其严酷。它和反射式抛闻缦沔天线的结构相差很年夜，是以设计与制造都有较年夜的难度。平板天线理论的提出已有二十余年的历史，至今才见到质优价廉的平板天线的呈现于国内市场，其原因生怕就在如斯。
振子式平板天线及其工作事理
卫星直播电视的呈现，使卫星下行旌旗灯号的频率提高到12GHz，波长变短达到2.5cm，这为平板天线的呈现供给了可能。因为平板天线不成能做的很年夜，只有波长较短时，平板天线才可能做的较小些。
现实上平板天线是年夜雷达和无线电通信中常用的阵列式天线移植到Ku波段卫星电视领受天线上来的。
所谓阵列式天线，就是将许良多多半波振子单元天线进行有纪律地排成行和列而形成。如图3。凡是每个相邻半波振子单元之间，搜罗行距与列距，相隔半个波长的整数倍，年夜而组成一个天线阵。半波振子的单元的数目取决于平板天线的增益要求，增益要求愈高，其采用的半波振子单元也就愈多。例如，平板天线增益要求达到34dB，那么平板天线的半波振子单元，就得有480个之多。是以振子单元愈多，增益愈高，平板天线的面积也就愈年夜。
何谓半波振子单元天线呢？如图4（1），这是一付对称天线，其每一端臂长1/4波长，是用金属导体建造而成，两头全长为1/2波长，这种天线称半波振子天线。如不美观一付天线长度刚好为半个波长，此时的天线呈现为谐振状况，其特征阻抗最小且为纯阻，无电抗，损耗最小故辐射最年夜。其辐射的标的目的性图如图4（2），即以半波天线为轴，向垂直于轴线的四周辐射，年夜剖面看形成8字形辐射。如不美观再在半波振子天线平行—侧口一反射板，其辐射标的目的就成为图4（3）所示，辐射成了单标的目的性的。除主瓣辐射之外，增添了二个副瓣辐射，寄暌剐了其它标的目的辐射，尽管较小。
当我们年夜白了单一的半波振子天线的辐射特征后，就可以剖析由若干个半波振子天线单元形成的天线阵，即阵列式天线的特征了。由垂直于天线阵的标的目的来看，因为入射电波距各个振子的行程不异，电波的相位都相等，天线阵的辐射能量为各个半波振子辐射能量相加，是以天线阵辐射能量为单个振子辐射能量的倍数。
而年夜天线阵的行与列平面的标的目的即年夜平行于平板天线标的目的来看，入射波到每个半波振子的行程不等，相各半个波长，是以每个半波振子电波相位都各半个波长，即相差180°，故半波振子间相位相反，辐射彼此抵消，总的辐射为零。这就意味着，天线阵的平面标的目的无辐射，如图5。
对于既不是垂直于平板天线也不是平行于平板天线的其它标的目的电波而言，如图6，各振子间在该标的目的电波行程差为L。不难看出，因为分歧标的目的电波，目口分歧入射角9的电波，所形成的行程差L也不不异，天线在该标的目的形成的辐射强度也不不异，是以天线会呈现一些分歧于主辐射的辐射标的目的，即呈现旁瓣辐射。旁瓣辐射的数目和强度与半波振子的数目相关，振子越多，旁瓣越多，其强度次日。
由以上剖析我们得知，阵列式天线在领受垂直于天线面标的目的上电波能量最强，而来自天线面平行标的目的上的电波是最弱的，是领受不到的。至于领受其它标的目的的电波能力，也有一点，而这是我们所不接待的，可以经由过程加年夜天线阵中半波振子的数目，来加以消弭。是以我们可以说，平板天线主领受标的目的是垂直于天线的法线标的目的。如图7。同时我们也由此感受到，平板天线与反射式抛闻缦沔天线一样，天线口径越年夜，标的目的性越强，天线口径越小，标的目的性越差。这也声名只有小口径天线，
才可能实现一锅多星的事理。
平板天线中半波振子单元的几种等效辐射单元
在平板天线中，采用阵列式天线，而它的根基单元是半波振子单元。而这种根基单元，我们又可以称其为天线的辐射单元。在Ku波段，频率规模如不美观是恫.7—12.75GHz，那么对应的波长在2.353-2.564cm之间。1/2波长为7.177-1.282cm，取其平均值，半个波长为1.23cm在现实使用中，因为还要考虑天线有个缩短身分，是以半波振子单元的现实长度还要乘以缩短系数0.85-0.9，所以现实半波振子单元长度为1.0455—1.107cm之间，取其平均值即是1.076cm，目口11mm摆布，这个长度规模即是平板天线中单元（半波）振子的长度，只有在这个长度规模内的出产制造的平板天线，才适合领受11—12 GHz的Ku波段卫星旌旗灯号。
膳缦沔我们剖析了平板天线中的根基单元或称辐射单元是半波振子天线，但因为它仅能领受线极化的电波，形式单一，尺寸也不能缩小。所以在现实使用中，人们常用其它各类等效形式的辐射元来替代它。这样出产出来的平板天线不场所排场积、尺寸削减些，而且有的可以领受圆极化波。此刻就让我们熟悉一下这些等效辐射元。
1、片状形等效辐射元：如图8中（1），依靠上、下电极组成的极片作为辐射单元。片状图形种类较多，图8（1）仅为片状形一例。
2、同平面电极形等效辐射元：如图8中（2），依刊登极与四周的接地线组成。同平面电极在其相邻的裂痕处发生电场，来辐射电波。此例为圆极化辐射单元。
3、槽缝形等效辐射元：如图8中（3），由上下两块金属板形成封锁波导，而上板开有良多槽缝，将空间电波导入并在内部汇集由波扶引出。这方面手艺将在后手内容中介绍。
4、线状形等效辐射元：如图8中（4），没有单元振子，而依靠传输线上各分歧位置的电流分布发生同相辐射。是以将线做成盘曲矩形，蹦折部门为传输线，平直部门为辐赡振子。
振子式辐射单元间的馈电
平板天线中的辐射单元的馈电是一个难度较高的手艺性问题，必需保证各辐射单元美全是同相馈电，才能使平板天线有较高的增益和较强的标的目的性。振子式平板天线各辐射单元依靠微带馈线来馈电，馈电线路不仅要保证各个辐射单元要同相馈电，而且要保证各个辐射单元之间联接与微带馈线间的阻抗匹配问题，这样才能达到衰耗小、效率高。
因为各辐射单元振子是多个毗牵连用，是以电路是不竭地并联。每二个辐射单元并联一次，阻抗便降低一半，所以馈线的特征阻抗会发生改变，国此要出格注重它们之间的匹配。微带传输线是做在统一基板上，不成能用改变带间距离的体例来改变阻抗，所以只有改变微带宽度来节制阻抗转变。为了使分歧线段间匹配，馈线上还装有良多入/4阻抗变换器。
为了保证处于分歧部位的单元振子都能获得同相位的馈电，是以在设计振子式平板天线布线时，经由过程调整微带馈线的长短来达到这一目的。
振子式平板天线与高频头的联接
因为平板天线各辐射单元是靠微带馈线联接的，电波在振子处已变为感应电流，各微带馈线集中汇总后可以直接以电流形式传输给高频头中下变频器。既不需要馈源，也削减了由电波的电场形式转换为电流形式的损失踪，有利于旌旗灯号的领受。
此时的高频头，可所以集中参数式，也可所以分布参数微带式。而且还可以把高频头直接装在平板天线后面，或者经由过程微带式高频头直接做在平板天线琅缦沔，使其成为天线-高频头一体化的新型结构，既美不美观也改善了靠得住性，真是一举双得。今朝，市场上平板天线已绝年夜部门是平板天线+高频头一体化的平板天线了。
（未完待续）
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